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背景分析 我國現(xiàn)行大多數(shù)火力發(fā)電廠煤粉鍋爐在點火和低負荷穩(wěn)燃時采用燃油助燃方式，其燃油消耗量較大，并且燃油在采購、運輸和存儲等方面也使得投資增加，不利于控制發(fā)電成本；同時，由于鍋爐投入大量助燃用油時，電除塵器無法投入造成環(huán)境污染加重，針對以上問題，國內(nèi)外普遍采用等離子燃燒器點火技術，與傳統(tǒng)燃油助燃方式相比，等離子燃燒器點火與穩(wěn)燃技術不僅節(jié)省燃油消耗，降低發(fā)電成本，而且使得點火安全可靠，極大的提高了企業(yè)的社會效益和環(huán)保效益。 但是等離子燃燒器在實際投入運行過程中，容易結焦和燒損，導致火檢不穩(wěn)定等問題，本技術將以某電廠等離子燃燒器為例，詳細分析等離子燃燒器超溫原因，保證等離子燃燒器安全運行，也為同類型機組的穩(wěn)定運行提供了參考價值。 鍋爐及等離子概述 某電廠鍋爐型號為HG-3239/29.3-YM5型，其采用中速磨冷一次風機、正壓直吹式制粉系統(tǒng)、低NOX主燃燒器和高位燃盡風分級燃燒技術、反向雙切圓燃燒方式。每爐配6臺中速磨，在BMCR工況下5運1備；其燃燒器采用前后墻布置，共計8只，在爐膛內(nèi)部形成反向雙切圓，該鍋爐A、D磨煤機采用等離子燃燒器，取消油槍及全部油系統(tǒng)，鍋爐點火及低負荷穩(wěn)燃均采用等離子燃燒器，該鍋爐的主要設計參數(shù)見下表。 該電廠采用煙臺龍源電力股份有限公司生產(chǎn)的ZRH580/12-YM等離子體發(fā)生器，具體結構見圖1，載體風壓力調整范圍為5～15kPa，冷卻水進水壓力為0.4～0.8MPa，電流調整范圍為150～350A；啟弧時，電流設定在290A，載體風壓為8kPa，冷卻水進水壓力為0.4MPa。
等離子燃燒器結焦情況分析鍋爐點火時，提前1小時投入等離子暖風器，對A磨煤機進行暖磨，控制A磨煤機分離器出口溫度在90℃左右，等離子電弧電流調整為290A，旋轉分離器頻率設定為30Hz，等暖磨時間充足時鋪煤1.5噸，降磨輥后煤粉被順利點燃，著火穩(wěn)定后，發(fā)現(xiàn)A2等離子燃燒器中心壁溫上升較快，具體過程如下： 第一次點火時，A磨煤機出口風粉混合物溫度87.5℃，A2等離子燃燒器中心壁溫83.7℃，一次風流量126.7t/h，分離器頻率為30Hz，A2等離子燃燒器實際電流為290A，著火后，A磨煤機一次風流量為110.3t/h，出口風粉混合物溫度為51.6℃。從點火開始歷時23分鐘49秒，其它參數(shù)均未改變，但A2等離子燃燒器中心壁溫壁溫從83.7℃增至281.3℃，其它等離子燃燒器壁溫均為100℃左右，可判斷A2等離子燃燒器一級套筒處可能存在異物堵塞，造成煤粉在一級套筒處結焦，A2等離子燃燒器中心壁溫升高，結焦情況見下圖。建議此時在著火穩(wěn)定的情況下可適當減小等離子電流，提高A磨煤機入口一次風流量，控制A2等離子燃燒器中心壁溫的過快增加。
等離子燃燒器結焦的原因分析及預防措施此次點火所用煤質的干燥無灰基揮發(fā)分為32.68%，該煤種為中高揮發(fā)分煤，其容易著火，使得著火距離縮短，在燃燒器出口處就會完全點燃，甚至在燃燒器內(nèi)部就被點燃，這樣就容易造成燃燒器中心壁溫超溫，在燃燒揮發(fā)分較高煤種時應時刻注意等離子燃燒器壁溫超溫現(xiàn)象，提前做好應對措施。 磨煤機分離器頻率的增加對等離子燃燒器中心壁溫影響較大，具體見下圖，分離器頻率越高，磨煤機出口煤粉細度更細，更容易著火，煤粉著火距離距陽極頭更近，不利于控制等離子燃燒器中心壁溫。建議在點火時將分離器頻率調整為30Hz，在著火穩(wěn)定后，可根據(jù)火焰電視、煤火檢強度、爐膛負壓以及就地看火等手段在不影響著火穩(wěn)定性的情況下，降低分離器頻率。
提高磨煤機入口一次風壓，一次風流量和磨出口風速均增加，相當于增加等離子中心筒冷源，將會使得等離子燃燒器壁溫得到有效控制；并且一次風壓的提高使得磨入口一次風流量增加，在等離子暖風器投入蒸汽量一定的前提下，磨煤機出口風粉混合物溫度將會適當下降，也有助于對等離子燃燒器壁溫的控制。 增加給煤量，將會使得磨煤機出口風粉混合物溫度下降，但溫度下降的同時，由于磨煤機入口風量未變，將會導致磨煤機出口風速下降，所以在增加給煤機給煤量的同時應將磨煤機入口一次風流量增加，建議先增加磨煤機入口一次風流量，再適當增加給煤機給煤量，才能有效的控制等離子燃燒器壁溫。
增加磨煤機入口一次風流量，磨煤機出口風速增加，會推遲煤粉著火，使得煤粉著火距離遠離等離子燃燒器一級套管，有助于降低等離子燃燒器中心壁溫；同時只增加磨煤機入口一次風流量，在暖風器投入蒸汽量不變的情況下，磨煤機出口風粉混合物溫度將會下降，也有助于降低等離子燃燒器中心壁溫。 增加磨煤機出口風粉混合物溫度，可使得等離子燃燒器中心壁溫升高，這是由于磨煤機出口風粉混合物溫度的提高會加速煤粉揮發(fā)分的釋放，使得煤粉著火提前，同時等離子燃燒器整體熱源提升，也不利于等離子燃燒器壁溫的控制。通常在不影響著火穩(wěn)定性的前提下，通過增加給煤機給煤量、增加磨煤機入口一次風流量、節(jié)流其它磨煤機入口流量、提高磨煤機入口壓力、節(jié)流等離子暖風器蒸汽流量等方法降低磨煤機出口風粉混合物溫度，使得等離子燃燒器壁溫得到有效控制；但節(jié)流等離子暖風器蒸汽流量在實際過程中操作性差，對磨煤機入口風溫影響較為敏感，不建議優(yōu)先考慮。
該電廠等離子燃燒器電流調整范圍為150～350A，為了啟弧穩(wěn)定；啟弧時電流設定在290A，所以在穩(wěn)定著火后，應根據(jù)火焰電視及煤火檢強度，在不影響著火穩(wěn)定性的情況下逐漸減小等離子電流，降低等離子燃燒器的功率，使得等離子燃燒器壁溫得到有效控制。 等離子載體風是等離子電弧的介質，等離子電弧形成后，通過線圈形成的強磁場的作用壓縮成為壓縮電弧，需要載體風以一定的流速吹出陽極才能形成可利用的電弧，因此，等離子點火時載體風的風壓也會對等離子燃燒器中心壁溫造成影響，在等離子載體風壓力過小時，壓縮電弧更靠近陽極頭，陽極頭附近溫度較高，造成煤粉著火提前，使得等離子燃燒器中心壁溫升高；相反提高等離子載體風壓將會降低等離子燃燒器中心壁溫。 在燃燒器停用后，如果沒有及時吹掃粉管，燃燒器噴口將會沉積一定煤粉，沉積時間過長很可能導致煤粉著火，引起等離子燃燒器噴口結焦或燒毀，所以在緊急停爐或風門故障情況下，應大風量吹掃粉管，可提前預防等離子燃燒器壁溫異常升高。 |
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